隨著社會(huì)的進(jìn)步，軌道交通行業(yè)迅速發(fā)展，拉近了城與城之間的距離。但車輛的增多也帶來了環(huán)境污染、能源消耗等問題，節(jié)能、環(huán)保、輕量化逐步成為關(guān)注的重點(diǎn)。輕量化是減少列車運(yùn)行能耗的關(guān)鍵指標(biāo)，它是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括設(shè)計(jì)觀念、設(shè)計(jì)方法、新材料選用等諸多方面,而在改進(jìn)鐵路技術(shù)裝備的戰(zhàn)略系統(tǒng)領(lǐng)域，最為優(yōu)先的科研方向之一就是采用新材料。

    

    第十一屆中國國際軌道交通展覽會(huì)在上海國際博覽中心順利落下帷幕，在前來參展的200多家企業(yè)中可以不時(shí)的看到新材料的身影，如芳綸蜂窩板、鎂鋁合金等一批新興材料不斷吸引參觀者的眼球，碳纖維目前是國家重點(diǎn)扶持的新型結(jié)構(gòu)材料，是軍民兩用的新型纖維材料，具有政治敏感性，它的密度僅有鋼材的四分之一，而強(qiáng)度可達(dá)鋼材的十倍，在結(jié)構(gòu)減重領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。

    

    目前稠密大氣是限制軌道交通發(fā)展的根本原因，當(dāng)時(shí)速大于400km/h時(shí)，空氣阻力占列車運(yùn)行總阻力的70%以上，輕量化材料是解決該問題的的的重要方法，由于碳纖維密度僅有1.6g/cm^3左右，只有鋁合金的2/3，采用碳纖維材料不僅可以起到明顯減重效果，而且具有增強(qiáng)作用，因此用在軌道車輛上可大幅度降低車身自重從而達(dá)到節(jié)能減排的作用。

    

    阻燃增韌碳纖維材料對(duì)軌道車輛輕量化起到了非常重要的作用，比起其它的新型材料，碳纖維更勝一籌，有著金屬、玻璃鋼都無法比擬的優(yōu)勢(shì)，在軌道交通領(lǐng)域有很大的潛在市場和發(fā)展前景。但是它要在列車的大型構(gòu)件上使用，還面臨著挑戰(zhàn)。我們?cè)?jīng)計(jì)算過，碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中，原材料的成本占總研發(fā)成本的26%，碳纖維則占原材料的55%~68%重，如果減重目標(biāo)為25%，成本將是鋁合金構(gòu)件成本的2.5倍，其大型構(gòu)件想要得到應(yīng)用必須嚴(yán)格控制成本。

    

    目前，在軌道車輛制造中，車窗、屏風(fēng)、行李架仍是采用聚碳酸酯材料，俗稱PC，它具有有重量輕、韌性強(qiáng)度高、隔熱性好、隔音效果好、防劃傷等優(yōu)勢(shì)，重量只有玻璃的一半，減重效果明顯；它的K值比玻璃低10%，冬天保溫、夏天隔熱，冬暖夏涼，保持室內(nèi)舒適的環(huán)境；它的阻隔分貝值比玻璃高10%，更好阻絕噪音；經(jīng)硬化涂覆處理后，它的抗劃傷效果也可和玻璃媲美。而其他列車車體、管道、壓力容器、扶手、裝飾件等均是采用鋁合金，和傳統(tǒng)的不銹鋼相比，它在重量上很有優(yōu)勢(shì)，且防腐蝕性、焊接成型性、機(jī)械性都不錯(cuò)。如果想提高鋁合金扶手表面的硬度和耐磨性，可以對(duì)原料進(jìn)行硬質(zhì)氧化處理。碳纖維是21世紀(jì)的新型材料，不僅擁有碳材料固有的特性，還有著纖維的柔軟可加工性，是未來軌道車輛大幅度應(yīng)用的首選材料。

    

    當(dāng)前，我國的軌道交通建設(shè)處于又一輪高速發(fā)展的階段，本世紀(jì)初我國鐵路只有7萬多公里，列車最高速度160km/h，2004年在原有線路上進(jìn)行改造，提速到200~250km/h，2008年的京津客運(yùn)專線更是達(dá)到了350~380km/h，不到十年時(shí)間完成了發(fā)達(dá)國家?guī)资甑陌l(fā)展歷程。截止到2005年末，我國累計(jì)有25個(gè)城市建成投運(yùn)成軌線路116條，運(yùn)營路線長度3618公里。據(jù)專家估計(jì)，到2020年，我國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬公里，高速鐵路營業(yè)里程達(dá)1萬6千公里，占全世界高速鐵路里程的一半。根據(jù)鐵路“十三五”規(guī)劃，“十三五”期間全國新建鐵路不低于2.3萬公里，總投資不低于2.8萬億元，在軌道交通領(lǐng)域中，盡管鋼材的使用仍保持著主導(dǎo)地位，但各種新材料在列車上的應(yīng)用比例正在發(fā)生變化，碳纖維材料的在軌道車輛上的應(yīng)用也將得到空前發(fā)展。